## PENENTUAN UMUR SEDIMEN DAS CINANGKA DAN DAS CIRENGIT DENGAN GEOKRONOLOGI PB-210
TOMMY HUTABARAT 1 dan  E. RISTIN PUJIINDIYATI 2 1,2 Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi – Badan Tenaga Nuklir Nasional Email : tevarito@batan.go.id Diterima Editor : Diperbaiki :

## ABSTRAK
PENENTUAN  UMUR  SEDIMEN  DAS  CINANGKA  DAN  DAS  CIRENGIT  DENGAN GEOKRONOLOGI  PB-210 .  Pb-210  adalah  radioisotop  yang  biasa  digunakan  untuk menentukan  umur  sedimen  berdasarkan  cacahan  sinar  alpa.  Dengan  demikian,  geokronologi endapan  sedimen  yang  terjadi  di  masa  lalu  dengan  skala  waktu  150  tahun  dapat  ditelusuri dengan  menggunakan  isotop  Pb-210.  Kehadiran  isotop  Pb-210  di  atmosfer  dihasilkan  secara alami  dari  peluruhan  radioaktif  Rn-222  yang  dilepaskan  dari  bumi.  Aplikasi  Pb-210  untuk penanggalan sedimen telah dilakukan di  muara DAS Cinangka dan Cirengit di  Dam  Darma  – Kabupaten  Kuningan. Pengumpulan sampel  sedimen dilakukan dengan  menggunakan  metode coring  sedangkan  cacahan  sinar  alpa  diukur  dengan  spektrometer  alpa.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa umur lapisan sedimen dasar yang dikumpulkan pada kedalaman 22-24 cm dari permukaan di DAS Cinangka sekitar 103,34 tahun sedangkan lapisan sedimen dasar yang dikumpulkan pada kedalaman 22-24 cm di DAS Cirengit adalah 103,51 tahun. Oleh karena itu, diperkirakan bahwa  endapan sedimen di DAS Cinangka dan Cirengit terjadi pada tahun 1919 dan 1905.
Kata kunci :  sedimen coring, Pb-210, umur sedimen

## ABSTRACT
DETERMINATION  OF  SEDIMENT    DATING  IN  CINANGKA  AND  CIRENGIT WATERSHED USING GEOCHRONOLOGY OF 210 PB ISOTOPE .  Pb-210 is a radioisotope commonly  used  to  determine    the  ages  of  sediment  based  on  counting  alpha  rays.  Thus, geochronology of the sediment deposition that occurred in the past with scale time of 150 years can be traced by employing Pb-210 isotope. The presence of Pb-210 isotope in atmosphere is produced naturally from radioactive decay of 222 Rn released from the earth. Application of Pb- 210  for  sediment  dating  had  been  conducted  in  the  estuary  of  Cinangka  and  Cirengit watershed in Darma Dam - Kuningan Regency. Collecting sediment samples was conducted by using  coring  method  whereas  counting  alpha  ray   was  measured  by  alpha  spectrometer.  The results showed that the age of base sediment layer collected at 22-24 cm depth from surface in Cinangka watershed was around 103.34 years whereas that of base sediment layer collected at 22-24  cm  depth  in  Cirengit  watershed  was  103.51  years.  Therefore,  it  is  estimated  that  the evidence  of  sediment  deposition  in  Cinangka  and  Cirengit  watershed  occurred  in  the  year  of 1919 and 1905, respectively.
Key words : coring sediments, 210 Pb, sediments age

## PENDAHULUAN
Geokronologi  Pb  –  210  merupakan suatu  metode  isotopik  untuk  menghitung umur  berdasarkan  peluruhan  radioaktif  hasil peluruhan  Rn-222.  Sejak  pertama  kali digunakan,  penggunaan  metode  Pb-210 telah banyak  berkembang,  baik  dari  segi  teknik dasar,  pemodelan,  dan  asumsi.  Kepercayaan para  ahli  menggunakan  teknik  ini  dapat dilihat melalui semakin meningkatnya keberhasilan penelltian, dan publikasi dengan menggunakan teknik ini. Karena waktu paruh Pb-210  relatif  singkat  (sekitar  22  tahun), penelitian menggunakan metode ini
umumnya dilakukan pada studi yang berkaitan  dengan  sedimentasi  dalam  jangka abad  –  abad  terakhir.  Metode  geokronologi Pb-210  juga  dapat  diterapkan  pada  studi paleoseismik  dengan  melakukan dating pada organic  –  rich  sediment yang  dapat mengukur umur peristiwa alam yang terekam di  sedimen  dalam  kurun  waktu  150  tahun terakhir, yang mana umumnya diakui sebagai periode  yang  cukup  sulit  untuk  dideteksi dengan metode radiokarbon.
Keberadaan  Pb-210  di  atmosfer  erat kaitannya  dengan  gas  radon,  khususnya isotop 𝑅𝑛 222,  yang  memiliki  waktu  paruh 3,8  hari.  Radon  –  222  dihasilkan  dari  bumi, lalu dilepaskan ke atmosfer, dimana Radon – 222  meluruh  seiring  dengan  waktu.  Radon  – 222  meluruh,  menghasilkan  empat  buah daughter  elements dengan  waktu  paruh berkisar  antara  milisekon  hingga  27  menit, hingga akhirnya menghasilkan isotop Pb-210.
Perubahan  fasa  gas  ke  fasa  padat  pada peluruhan Rn-222 menjadi Pb-210 merupakan  perubahan  yang  sangat  cepat  jika dipandang  dari  segi  geologi.  Pb  –  210  lalu melayang di atmosfer, hingga akhirnya turun bersamaan  dengan  presipitasi,  dan  turut mengendap  di  lingkungan  pengendapan danau,  laut,  juga  tanah  bersaman  dengan turunnya  air  hujan.  Ketika  terperangkap dalam  sedimen,  Pb-210  diasumsikan  tidak bergerak,  dan  secara  berkala  meluruh menjadi Rn-222. Pb-210 yang dihasilkan oleh
proses  ini  dikenal  dengan  istilah supported Pb - 210 (Goldberg, 1963). Wilayah pesisir merupakan
lingkungan  yang  dinamis,  unik  dan  rentan terhadap  perubahan  lingkungan.  Faktor  – faktor yang berpengaruh terhadap lingkungan pesisir  antara  lain  aktivitas  di  daratan, pertumbuhan  penduduk,  perubahan  iklim, peningkatan  permintaan  akan  ruang  dan sumber  daya  serta  dinamika  lingkungan pantai.  Di  samping  itu,  perairan  pesisir dipengaruhi  oleh  interaksi  dinamis  antara masukan  air  dan  lautan  ( ocean  waters )  dan air  tawar  ( freshwater ).  Berbagai  macam aktivitas  manusia  yang  dilakukan  baik  di daratan  maupun  di lautan  mendorong terjadinya  perubahan  lingkungan  di  wilayah pesisir.
Gambar 1. Rantai peluruhan Ra-226 melalui rentetan peluruhan alpha dan beta, hingga pembentukan isotop stabil Pb-206
Mekanisme  perjalanan  unsur  Ra-226  dan pengendapan  radionuklida  alam  Pb-210    di alam  dapat  dilihat  pada  gambar  2  (  Oldfield dan Appleby, 1984)
Gambar.2. Mekanisme perjalanan unsur Ra- 226 dan pengendapan radionuklida alam Pb-210  di alam

## T E O R I
Dalam  aplikasinya,  keberadaan  isotop  alam tersebut  sangat  membantu  dalam  suatu penelitian ilmiah untuk memecahkan problem yang  berkaitan  dengan  masalah  degradasi sumber  daya  tanah,  diantaranya  adalah  :  (1) studi  erosi  pada  suatu  lokasi  perkebunan, lokasi  sepanjang  daerah  aliran  sungai  atau pada daerah  tataguna  lahan/tanah olahan; (2) studi  penanggalan  ( dating )  di  daerah  muara atau  danau  serta  (3)  geokronologi  sedimen. Menurut    (Imboden  dan  Stiller,  1982) terdapat  pengaruh  perubahan  Rn-222  pada distribusi Pb-210 dalam  sedimen dan didapat suatu model matematik untuk menggambarkan  distribusi  Rn-222  dalam sampel  sedimen.  Akumulasi  Pb-210  dalam sedimen  akan  terkubur  dan  mengalami peluruhan.  Untuk  penentuan  umur  sedimen dapat  digunakan  persamaan  model  CRS ( Constant Rate of Supply ) sebagai berikut :
A = A(o) e -gt ........................................(1)
dengan :
A  =  jumlah Pb-210 unsupported dibawah kedalaman x (Bq/m 2 ) A(o)=  Jumlah  Pb-210 unsupported pada  seluruh coring (Bq/m 2 ) G  =  konstanta peluruhan = 0,01314 T  =  umur sedimen (tahun)
Melalui  operasi  logaritma  natural  maka  di peroleh persamaan :
t =    ln [ ] .........................................(2) dengan : t =  Umur sedimen (tahun) λ =  Konstanta peluruhan Ao =  Fluks Pb-210 kumulatif total Ax =  Fluks  Pb-210  kumulatif  pada kedalaman x Alasan  digunakannya  model  CRS  karena metode  ini  mampu  menganalisis  lapisan sedimen per layer sehingga dapat menentukan  profil  Pb-210  serta  umur sedimen  sampai  150  tahun  yang  lalu.  Model CRS  mengasumsikan  bahwa  perubahan  Pb- 210 pada sedimen konstan dan laju akumulasi sedimen berubah ( Wiilard and Holmes, 1997 )

## CONTOH APLIKASI

## Pengambilan sampel sedimen
Dua  sampel  sedimen  coring  diambil menggunakan  alat  pipa  paralon  dengan panjang  70  cm  dan  diameter  3,8  cm  dari muara  DAS  Cinangka  dan  DAS  Cirengit waduk  Darma  Kuningan.  Sampel  sedimen dipotong  dengan  alat  potong  dari  bahan plastik untuk menghindari kontaminasi logam berat  setiap  2  cm  setelah  itu  sampel ditempatkan  pada  aluminium  foil  dan  diberi label sesuai dengan lokasi stasiun pengambilan  sampel  dan  kedalamannya.
Analisis  kandungan  Pb-210  dilakukan  di laboratorium  sedimentology  dan  Kelautan Bidang Industri dan Lingkungan – PAIR.

## Bahan yang digunakan
Bahan  yang  akan  digunakan  pada penelitian ini adalah sampel sedimen kering , tracer  Po-209,  larutan  HCl  6N,  HNO 3 4N, HCl 0.5M dan asam askorbat.

## Alat yang digunakan
Alat  yang  akan  digunakan  pada penelitian ini adalah pemanas/oven, pembakar kapasitas 450 0 C, timbangan , pipet
dan  propipet,  silver  disc  diameter  1  cm, spektrometer  alfa  EG  &  G  ORTEC  model 495,  silver  polish,  gelas  beker,  glyptal  dan lemari asam.

## Tata Kerja
a. Preparasi sampel
Tahapan  preparasi  sampel  dilakukan  sebagai berikut :
1. sampel  sedimen  kering  ditimbang sebanyak  4  gram  dan  dimasukkan kedalam gelas beker 100 cc
2. ditambahkan  larutan  tracer  Po-209 sebanyak  0,423  bq/cc,  kemudian dikeringkan  dengan  penambahan  25 cc HNO 3 4N
3. ditambahkan  25  cc  aqua  regia  dan dikeringkan
4. ditambahkan  25  cc  HCl  6M  dan dikeringkan
5. ditambahkan 20 cc HCL 0,5M
6. larutan  dipindahkan  ke  dalam  gelas beker  50  cc  kemudian  diinapkan semalam
7. setelah diinapkan larutan dipanaskan pada temperatur 85 – 90 o C
8. ditambahkan 200 mg asam askorbik
9. dicelupkan  piringan  perak  ke  dalam larutan yang sebelumnya dibersihkan dengan silver polish dan salah satu sisi ditutup dengan glyptal 10. selanjutnya  piringan  perak  dalam larutan diaduk menggunakan magnetik stirer selama 30 menit 11. Po-209 yang terdeposisi pada permukaan perak dicacah menggunakan spektrometer alfa b. Penentuan nilai Pb-210 total Penentuan Pb-210 total dihitung menggunakan  rumus  yang  digunakan  oleh Chavez-Chabeza [6]:
A(Pb-210)  =  {(N 210 S -1 )/(N 209 S -1 )}  x {A(Po 209 )/gram sedimen} ……………..(3)
dengan : A(Pb-210)  = jumlah Pb-210 unsupported dibawah kedalaman x cm (bq/m 2 )
N 210 S -1 = cacahan Po-210 N 209 S -1 = cacahan Po-209 A(Po 209 ) = Aktivitas tracer Po-209 = 0,0846 Bq
Gambar 3. Pemodelan umur kolom sedimen menggunakan model CRS (Appleby, Oldfield, 1978)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Aktivitas
supported
Pb-210
diasumsikan  sama  pada  setiap  kedalaman, yang  mana  Ra-226  meluruh  membentuk  gas Rn-222  yang  kemudian  meluruh  dengan waktu  paruh  pendek  membentuk  isotop  Pb- 210.  Nilai  aktivitas supported Pb-210 dihitung dari rata-rata aktivitas terendah yaitu dari  lapisan  dengan  kedalaman  28-30  cm sampai 34-36 cm untuk lokasi DAS Cinangka dan 26-28  cm sampai  32-34  cm untuk lokasi DAS  Cirengit.  Nilai  aktivitas supported Pb-
210  pada core DAS  Cinangka dan  Cirengit masing  masing  adalah  adalah  11  Bq/kg  dan 14 Bq/kg. Selanjutnya penentuan unsupported Pb-210  ditentukan  berdasarkan pengurangan  antara  aktivitas  total  Pb-210 dengan supported Pb-210  (Hakanson  dan Jansson  2002;  Panayatou  2002).  Kosentrasi Unsupported Pb-210  akan  menurun,  sebagai fungsi  dari  kedalaman  akibat  dari  peluruhan radioaktif.  Aktivitas unsupported Pb-210 setiap core DAS  Cinangka dan  Cirengit berturut-turut disajikan pada tabel 1 dan tabel 2.
Tabel 1. Data analisis menggunakan model CRS untuk menghitung umur lapisan sedimen lokasi DAS Cinangka
Keda laman (cm) Pb-210 Total (bq/kg) Pb-210 Supported (bq/kg) Pb-210 Unsupp (bq/kg) Fluks massa (kg/m 2 ) Pb-210 Inv (bq/m 2 ) Pb-210 Inv total (bq/m 2 ) Umur (tahun) Tahun 0-2 40,377 11 29,377 6,67 414,617 414,617 3,99 2013 2-4 45,702 34,702 5,34 443,938 858,554 5,43 2012 4-6 40,608 29,608 7,56 450,480 1309,034 9,11 2008
Tabel 1. Lanjutan
Keda laman (cm) Pb-210 Total (bq/kg) Pb-210 Supported (bq/kg) Pb-210 Unsupp (bq/kg) Fluks massa (kg/m 2 ) Pb-210 Inv (bq/m 2 ) Pb-210 Inv total (bq/m 2 ) Umur (tahun) Tahun 6-8 55,368 44,368 6,32 593,148 1902,182 14,40 2003 8-10 41,075 30,075 5,89 416,581 2318,762 18,25 1999 10-12 45,286 34,286 7,69 391,890 2710,652 25,00 1994 12-14 51,935 40,935 5,62 701,669 3412,321 32,33 1987 14-16 38,942 27,942 6,78 566,506 3978,827 39,92 1980 16-18 37,782 26,782 6,43 666,258 4645,085 48,84 1971 18-20 27,025 16,025 5,33 597,281 5242,366 54,38 1965 20-22 44,591 33,591 6,77 1052,957  6295,323 76,67 1946 22-24 30,638 19,638 6,54 784,370 7079,693 103,34 1919 24-26 29,461 18,461 5,41 663,183 7742,876
Tabel 2. Data analisis menggunakan model CRS untuk menghitung umur lapisan sedimen lokasi DAS Cirengit Keda laman (cm) Pb-210 Total (bq/kg) Pb-210 Supported (bq/kg) Pb-210 Unsupp (bq/kg) Fluks massa (kg/m 2 ) Pb-210 Inv (bq/m 2 ) Pb-210 Inv total (bq/m 2 ) Umur (tahun) Tahun 0-2 68,053 14 54,053 7,54 329,894 329,894 2,18 2014 2-4 60,458 46,458 5,89 212,969 542,863 4,69 2012 4-6 71,096 57,096 7,98 373,433 916,296 8,25 2008 6-8 79,575 65,575 8,75 483,653 1399,949 13,38 2003 8-10 77,015 63,015 6,32 333,159 1733,107 17,49 1998 10-12 80,154 66,154 8,94 499,338 2232,445 24,77 1990 12-14 63,166 49,166 8,79 341,632 2574,077 31,36 1982 14-16 60,883 46,883 9,87 361,070 2935,147 40,33 1972 16-18 55,313 41,313 9,54 295,867 3231,014 50,62 1960 18-20 49,294 35,294 8,7 217,447 3448,461 61,79 1947 20-22 46,202 32,202 9,99 248,774 3697,235 80,13 1922 22-24 41,159 27,159 7,98 78,675 3775,911 103,51 1905 24-26 39,897 25,897 7,86 122,591 3898,501 Profil  aktivitas  total  Pb-210  pada setiap core dapat dilihat pada Gambar 4a dan gambar  4b.  Profil  total Pb-210  pada  kedua lokasi  umumnya  berfluktuasi  dan  menurun dari permukaan hingga lapisan paling bawah. Hal  ini  dapat  disebabkan  oleh  percampuran partikel sedimen akibat proses pengadukan di dasar  perairan.  Nilai  aktivitas  total  Pb-210 yang  didapatkan  pada  lokasi  DAS  Cinangka berkisar  antara  27,02  Bq/kg  (18-20  cm)
hingga  55,36  Bq/kg  (6-8  cm)  dan  DAS Cirengit  berkisar  antara  39,89  Bq/kg  (24-26 cm)  hingga 80,15 Bq/kg (10-12 cm).
Gambar  4a  menunjukan  profil  total Pb-210  bervariasi  pada  lapisan  sedimen permukaan (0-26 cm) dan cenderung mengalami  penurunan  pada  lapisan  sedimen bagian  bawah  hingga  lapisan  26  cm.  Hal yang  sama  tidak  ditemukan  pada  sedimen core DAS  Cirengit  (Gambar  4b),  profil  total
Pb-210  bervariasi  mulai  dari  sedimen permukaan  hingga  kedalaman  (12-14)  dan terus  menurun  hingga  kedalaman  26  cm.  Di kedua  lokasi  makin  dalam  sedimen  aktivitas total  Pb-210  cenderung  makin  rendah  karena umurnya  makin  tua,  meskipun  kenyataannya berfluktuasi disebabkan karena kondisi lapisan yang berbeda-beda. Tinggi rendahnya kandungan  Pb-210  dalam  sedimen  pada kedua lokasi selain dipengaruhi oleh kandungan  bahan  organik  dan  ukuran  butir sedimen,  juga  dipengaruhi  oleh  kondisi lingkungan.
Umumnya  aktivitas  total  Pb-210 tersebut  menunjukan  penurunan  seiring dengan  bertambahnya kedalaman. Penurunan tersebut disebabkan oleh peluruhan radioaktif dari Pb-210  terhadap waktu (Jeter 2000).
Gambar 4a. Profil kedalaman Pb-210 Excess dalam sampel sedimen DAS Cirengit
Gambar 4b. Profil kedalaman Pb-210 Excess dalam sampel sedimen DAS Cinangka
Gambar 5a. Profil geokronologi sedimen
DAS Cinangka
Gambar 5b. Profil geokronologi sedimen DAS Cirengit Konsentrasi aktivitas Pb-210 Unsupported diperoleh  melalui  pengurangan antara Pb-210 total dengan Pb-210 supported
yang selanjutkan digunakan dalam penentuan umur  sedimen.  Berdasarkan  profil  Pb-210 unsupported (gambar  4a,4b),  yaitu  perilaku Pb-210  menunjukkan  pengurangan  yang tidak  monoton,  maka  penentuan  umur sedimen dilakukan menggunakan model CRS ( Constant Rate of Supply ). Profil geokronologi  umur  sedimen  pada  kedua lokasi  menunjukkan  pola      penurunan konsentrasi  yaitu  pada  lapisan  dalam  umur sedimen  makin  muda  (Gambar  5a  dan  5b). Umur  lapisan  sedimen  dasar  lokasi  DAS Cinangka (22-24 cm) dan  DAS Cirengit  (22- 24 cm) yang dapat ditentukan dengan metode radionuklida  alam  Pb-210  masing-masing sebesar  103,34  tahun  (tahun  1919)  dan 103,51 tahun (tahun 1905).

## KESIMPULAN
Terbukti  bahwa  kandungan  Pb-210 dalam  sedimen  dapat  diukur  menggunakan spektrometer  alpa  yang  selanjutnya  dapat dianalisis  untuk  menentukan  umur  sedimen, juga  dalam  aplikasinya  dapat  digunakan untuk  mengetahui  kronologi  sedimentasi suatu  reservoar.  Umur  lapisan  sedimen  dasar lokasi  DAS  Cinangka  (22-24  cm)  dan  DAS Cirengit  (22-24  cm)  yang  dapat  ditentukan dengan  metode  radionuklida  alam  Pb-210 masing-masing  sebesar  103,34  tahun  (tahun 1919) dan 103,51 tahun (tahun 1905).

## DAFTAR PUSTAKA
1.  JONES,    B.G    and  B.E,    CHENHALL, 2001,  “Lagoonal    and    estuarine sedimenta-
tion    During    the  past    200  years”,  In  H. Heijinis and K. Harle  (Eds),  Proceedings of    the    Archives    of    Human    impact  of the last 200 years, Environment
Workshop,    AINSE, pp.   42-46
2.  OLDFIELD,    F.    and    APPLEBY,  1984, Empirical    testing    of    Pb  dating  models for  lake sediment, In E.Y. Hayworth and J>W>G.  Lund  (Eds).  Sediments  and Environ  mental  History,  University  of Minnesota Press, Minneapolis.
3.  WIELAND    E  et    al.,  Scavenging  of
Chernobyl 137 Cs    and 210 Pb    in    lake sempach  Switzerland.  Geochemica  et Cosmochemica  Acta.  Vol.  57.  Pergamon Press Ltd. 1993.
4.  IAEA..  Use  of  Nuclear  Techniques  in Studying    Soil    Erosion    and    Siltation. IAEA-TECDOC - 828. Vienna, 1993.
5. WILARD, D.A. and  C.W. Holmes (1997). Pollen  and Geochronological Data from South Florida : Taylor Creek Site 2.
6.  SANCHEZ  -  CABECA, J A.,   Masque,P., Schell,W.R., Palanques, A., Valiente, M.,
Palet,C.,    Obiol,    R.P.,  and    Cano,    JP.
(1993).    Record    of    Anthropogenic Environ  Mental    Impact    in  The
Continental  Shelf  North  of  Barcelona City, Proceeding of a  symposium, IAEA.
7.   Hancock,    G.  J.    and    Hunter  ,    J  .  R., 1999,  Use    of    excess 210 Pb    and 228 Th to  Estimate    rates    of    sediment
accumulation and    bioturbation    in    Port Philip  Bay, Australia, Mar  Fresh.  Wat.  Res., 50:  533- 545.